本发明属于机载直流高压配电领域，特别涉及一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统。
背景技术：
近年来，基于各类飞机平台的特定任务需求日益增多，特种飞机发展迅速，机载任务设备数量快速增加，电能需求也越来越大，考虑到飞机平台的载重能力有限，机载任务系统设备多采用直流高压电源进行工作，在满足设备功率的情况下工作电流较小，仅需小规格线缆即可满足设备供电需求，大幅减轻了任务系统设备供电线缆重量，从而减轻了任务系统的整体重量。
特种飞机多以中、小型运输机和直升机等飞机平台进行升级改装，这些飞机均采用dc28v和ac115v/400hz发电体制，任务系统所需的直流高压电源则是通过多脉冲自耦变压整流器(atru)将ac115v/400hz电源转变为直流高压电源，但该类直流高压电源相对于均连接至飞机壳体的ac115v/400hz电源中线和dc28v地为正负高压电源，正、负电源幅值约为atru输出电源的1/2。
对于机载的dc28v和ac115v/400hz电源设备，其工作电源负端直接就近连接至飞机壳体，因此，典型的电源配电保护方式仅对用电设备工作电源正端的供电线路进行过载保护，无须对负端电源线路进行保护；但在正负电源的供电方式下，正电源接用电设备的工作电源正端，负电源接用电设备的工作电源负端，典型的电源配电保护方式仅能对正电源供电线路进行保护，无法对负电源供电线路进行保护。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，包括直流高压sspc1、直流高压sspc2和直流高压用电设备r；直流高压sspc1输入端接正高压电源，输出端接直流高压用电设备r的电源输入正端；直流高压sspc2输入端接直流高压用电设备r的电源输入负端，输出端接负高压电源；
直流高压sspc1包括主控模块、功率模块、电参采集模块和漏电流及反向电压泄放模块，功率模块和电参采集模块连接到主控模块，漏电流及反向电压泄放模块连接到功率模块；主控模块用于解析指令输出控制信号和过载时的保护跳闸控制；功率模块根据主控模块的控制信号控制正高压电源接通/关断；电参采集模块用于采集sspc1输入、输出端电源电压和线路电流；漏电流及反向电压泄放模块用于sspc关断状态下泄放功率半导体器件的漏电流以及消除感性用电设备断电时产生的反向电压尖峰。
直流高压sspc2包括主控模块、功率控制模块和电参采集模块，功率模块和电参采集模块连接到主控模块；主控模块用于解析指令输出控制信号和过载时的保护跳闸控制；功率模块根据主控模块的控制信号控制负高压电源接通/关断；电参采集模块用于采集线路电流。
进一步的，直流高压sspc1和直流高压sspc2中，主控模块包括处理器cpu和can总线接口，处理器cpu和can总线接口连接；功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和双向高压tvs管，功率驱动电路连接高压mos管，双向高压tvs管并联在高压mos管两侧；直流高压sspc1中的电参采集模块包括输入电压采集电路、输出电压采集电路、电流采样电阻和电流采集电路；漏电流及反向电压泄放模块包括漏电流泄放电路和高压续流二极管，高压续流二极管并联在漏电流泄放电路两端；直流高压sspc2中的电参采集模块包括电流采样电阻和电流采集电路。
进一步的，sspc1和sspc2中，can总线接口逻辑侧接口连接处理器cpu的can模块接口。
进一步的，sspc1中，功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和高压双向tvs管；功率驱动电路输入端连接处理器cpu，输出端连接高压mos管栅极；高压mos管漏极连接正高压电源；高压双向tvs管一端接高压mos管漏极，另一端接高压mos管源极。
进一步的，sspc1中，电参采集模块包括输入电压采集电路、输出电压采集电路、电流采样电阻和电流采集电路；输入电压采集电路信号输出端接处理器cpu，输入正端接高压mos管漏极，输入负端接负高压电源；输出电压采集电路信号输出端接处理器cpu，输入正端接高压mos管源极，输入负端接负高压电源；电流采样电阻一端接高压mos管源极，另一端作为sspc1输出端接直流高压用电设备r的电源输入正端；电流采集电路信号输出端接处理器cpu，输入负端接电流采样电阻一端，输入正端接电流采样电阻另一端。
进一步的，sspc1中，漏电流及反向电压泄放模块包括漏电流泄放电路和高压续流二极管；漏电流泄放电路控制端接处理器cpu，输入端接电流采样电阻，输出端接负高压电源；高压续流二极管负端接电流采样电阻，正端接负高压电源。
进一步的，sspc2中，功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和高压双向tvs管；功率驱动电路输入端连接处理器cpu，输出端连接高压mos管栅极；高压mos管源极连接直流高压用电设备r的电源输入负端；高压双向tvs管一端接高压mos管漏极，另一端接高压mos管源极。
进一步的，sspc2中，电参采集模块包括电流采样电阻和电流采集电路；电流采样电阻一端接高压mos管源极，另一端作为sspc2输出端接负高压电源；电流采集电路信号输出端接处理器cpu，输入负端接电流采样电阻一端，输入正端接电流采样电阻另一端。
进一步的，直流高压用电设备r加电时，先控制直流高压sspc2接通，若sspc2正常接通再控制sspc1接通，实现加电控制；直流高压用电设备r断电时，先控制直流高压sspc1关断再控制sspc2关断，实现断电控制。其中，sspc1对直流高压用电设备r的正端电源供电线路进行过载保护，sspc2对直流高压用电设备r的负端电源供电线路进行过载保护。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明实现了机载正负直流高压电源的配电控制和过载保护，是特种飞机任务系统设备配电的关键技术，本发明中的采用的高压直流的sspc基于微控制器、数字总线和半导体技术，与常规的功率控制器件相比具有体积小、重量轻、可靠性高，可数据交互和智能化控制等显著优势，同时本发明中设计的过载保护方式不仅对正、负电源之间的过载和短路故障进行保护，还可以对正电源与飞机壳体(电源地)之间和负电源与飞机壳体(电源地)之间的过载和短路故障进行保护，提高了直流高压正负电源使用的安全性。
附图说明
图1是一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护方法的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1，一种机载正负直流高压电源配电控制及过载保护方法，包括直流高压sspc1、直流高压sspc2和直流高压用电设备r；直流高压sspc1输入端接正高压电源，输出端接直流高压用电设备r的电源输入正端；直流高压sspc2输入端接直流高压用电设备r的电源输入负端，输出端接负高压电源。
直流高压sspc1包括主控模块、功率模块、电参采集模块和漏电流及反向电压泄放模块，功率模块和电参采集模块连接到主控模块，漏电流及反向电压泄放模块连接到功率模块；主控模块用于解析指令输出控制信号和过载时的保护跳闸控制；功率模块根据主控模块的控制信号控制正高压电源接通/关断；电参采集模块用于采集sspc1输入、输出端电源电压和线路电流；漏电流及反向电压泄放模块用于sspc关断状态下泄放功率半导体器件的漏电流以及消除感性用电设备断电时产生的反向电压尖峰。
直流高压sspc2包括主控模块、功率控制模块和电参采集模块，功率模块和电参采集模块连接到主控模块；主控模块用于解析指令输出控制信号和过载时的保护跳闸控制；功率模块根据主控模块的控制信号控制负高压电源接通/关断；电参采集模块用于线路电流。
直流高压sspc1和直流高压sspc2中，主控模块包括处理器cpu和can总线接口；功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和双向高压tvs管；直流高压sspc1中的电参采集模块包括输入电压采集电路、输出电压采集电路、电流采样电阻和电流采集电路；漏电流及反向电压泄放模块包括漏电流泄放电路和高压续流二极管；直流高压sspc2中的电参采集模块包括电流采样电阻和电流采集电路。
sspc1和sspc2中，主控模块包括处理器cpu和can总线接口，can总线接口逻辑侧接口连接处理器cpu的can模块接口。
sspc1中，功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和高压双向tvs管；功率驱动电路输入端连接处理器cpu，输出端连接高压mos管栅极；高压mos管漏极连接正高压电源；高压双向tvs管一端接高压mos管漏极，另一端接高压mos管源极。
sspc1中，电参采集模块包括输入电压采集电路、输出电压采集电路、电流采样电阻和电流采集电路；输入电压采集电路信号输出端接处理器cpu，输入正端接高压mos管漏极，输入负端接负高压电源；输出电压采集电路信号输出端接处理器cpu，输入正端接高压mos管源极，输入负端接负高压电源；电流采样电阻一端接高压mos管源极，另一端作为sspc1输出端接直流高压用电设备r的电源输入正端；电流采集电路信号输出端接处理器cpu，输入负端接电流采样电阻一端(与mos管连接端)，输入正端接电流采样电阻另一端。
sspc1中，漏电流及反向电压泄放模块包括漏电流泄放电路和高压续流二极管；漏电流泄放电路控制端接处理器cpu，输入端接电流采样电阻(sspc输出端)，输出端接负高压电源；高压续流二极管负端接电流采样电阻(sspc输出端)，正端接负高压电源。
sspc2中，功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和高压双向tvs管；功率驱动电路输入端连接处理器cpu，输出端连接高压mos管栅极；高压mos管源极连接直流高压用电设备r的电源输入负端；高压双向tvs管一端接高压mos管漏极，另一端接高压mos管源极。
sspc2中，电参采集模块包括电流采样电阻和电流采集电路；电流采样电阻一端接高压mos管源极，另一端作为sspc2输出端接负高压电源；电流采集电路信号输出端接处理器cpu，输入负端接电流采样电阻一端(与mos管连接端)，输入正端接电流采样电阻另一端。
一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护方法原理图见图1，直流高压用电设备r有加电工作和断电停止工作2种状态。通过sspc1和sspc2的通断控制和过载保护实现直流高压用电设备r的上电工作和断电停止工作以及供电线路的过载保护。设计具体如下：
直流高压用电设备r加电：先控制直流高压sspc2接通，sspc2反馈正常接通状态信号后再控制sspc1接通，实现加电控制。
直流高压用电设备r断电：先控制直流高压sspc1关断再控制sspc2关断，实现断电控制。
直流高压用电设备r加电时，当sspc2接通后检测到供电线路过载时跳闸保护，并上传跳闸状态信息，若sspc1未接通，则不再控制sspc1接通，并停止上电程序；若sspc1已接通，则立即控制其断开。
直流高压用电设备r正常工作过程中，当任意一路sspc检测到供电线路过载并跳闸后，立即控制另外一路sspc断开，实现整个供电线路过载保护。
1.一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，包括直流高压sspc1、直流高压sspc2和直流高压用电设备r；直流高压sspc1输入端接正高压电源，输出端接直流高压用电设备r的电源输入正端；直流高压sspc2输入端接直流高压用电设备r的电源输入负端，输出端接负高压电源；
直流高压sspc1包括主控模块、功率模块、电参采集模块和漏电流及反向电压泄放模块，功率模块和电参采集模块连接到主控模块，漏电流及反向电压泄放模块连接到功率模块；主控模块用于解析指令输出控制信号和过载时的保护跳闸控制；功率模块根据主控模块的控制信号控制正高压电源接通/关断；电参采集模块用于采集sspc1输入、输出端电源电压和线路电流；漏电流及反向电压泄放模块用于sspc关断状态下泄放功率半导体器件的漏电流以及消除感性用电设备断电时产生的反向电压尖峰；
直流高压sspc2包括主控模块、功率控制模块和电参采集模块，功率模块和电参采集模块连接到主控模块；主控模块用于解析指令输出控制信号和过载时的保护跳闸控制；功率模块根据主控模块的控制信号控制负高压电源接通/关断；电参采集模块用于采集线路电流。
2.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，直流高压sspc1和直流高压sspc2中，主控模块包括处理器cpu和can总线接口，处理器cpu和can总线接口连接；功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和双向高压tvs管，功率驱动电路连接高压mos管，双向高压tvs管并联在高压mos管两侧；直流高压sspc1中的电参采集模块包括输入电压采集电路、输出电压采集电路、电流采样电阻和电流采集电路；漏电流及反向电压泄放模块包括漏电流泄放电路和高压续流二极管，高压续流二极管并联在漏电流泄放电路两端；直流高压sspc2中的电参采集模块包括电流采样电阻和电流采集电路。
3.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，sspc1和sspc2中，can总线接口逻辑侧接口连接处理器cpu的can模块接口。
4.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，sspc1中，功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和高压双向tvs管；功率驱动电路输入端连接处理器cpu，输出端连接高压mos管栅极；高压mos管漏极连接正高压电源；高压双向tvs管一端接高压mos管漏极，另一端接高压mos管源极。
5.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，sspc1中，电参采集模块包括输入电压采集电路、输出电压采集电路、电流采样电阻和电流采集电路；输入电压采集电路信号输出端接处理器cpu，输入正端接高压mos管漏极，输入负端接负高压电源；输出电压采集电路信号输出端接处理器cpu，输入正端接高压mos管源极，输入负端接负高压电源；电流采样电阻一端接高压mos管源极，另一端作为sspc1输出端接直流高压用电设备r的电源输入正端；电流采集电路信号输出端接处理器cpu，输入负端接电流采样电阻一端，输入正端接电流采样电阻另一端。
6.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，sspc1中，漏电流及反向电压泄放模块包括漏电流泄放电路和高压续流二极管；漏电流泄放电路控制端接处理器cpu，输入端接电流采样电阻，输出端接负高压电源；高压续流二极管负端接电流采样电阻，正端接负高压电源。
7.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，sspc2中，功率模块包括功率驱动电路、高压mos管和高压双向tvs管；功率驱动电路输入端连接处理器cpu，输出端连接高压mos管栅极；高压mos管源极连接直流高压用电设备r的电源输入负端；高压双向tvs管一端接高压mos管漏极，另一端接高压mos管源极。
8.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，sspc2中，电参采集模块包括电流采样电阻和电流采集电路；电流采样电阻一端接高压mos管源极，另一端作为sspc2输出端接负高压电源；电流采集电路信号输出端接处理器cpu，输入负端接电流采样电阻一端，输入正端接电流采样电阻另一端。
9.根据权利要求1所述的一种机载直流高压正负电源配电控制及过载保护系统，其特征在于，直流高压用电设备r加电时，先控制直流高压sspc2接通，若sspc2正常接通再控制sspc1接通，实现加电控制；直流高压用电设备r断电时，先控制直流高压sspc1关断再控制sspc2关断，实现断电控制；其中，sspc1对直流高压用电设备r的正端电源供电线路进行过载保护，sspc2对直流高压用电设备r的负端电源供电线路进行过载保护。
技术总结